文档介绍：商博士学位论文≥诲爻鱼天津竺兰兰皿美汲步行稳定性及关节伺服控制研究答辩日期论夏题目学科专业作者姓名指导教师曾曦
两足步行椅机器人步行稳定性及关节伺服控制研究摘要两足步行椅机器人是一种可以载人或载物的两足机器人,它研究的主要目的是为下肢残疾人提供一种新的代步工具和用于复杂环境下的货物运输。同时,它也可以作为复杂系统控制、人机交互和大型嵌入式控制软件开发的研究平台。根据两足步行椅机器人的研究目标,本文主要在以下几个方面进行了深入研究。基于虚拟样机技术的两足步行椅机器人开发方法。建立了两足步行椅机器人的机械系统和控制系统模型,实现了机械系统和控制系统的联合仿真。利用该模型在两足步行椅机器人机械设计、步态设计、步态控制等方面进行了研究。虚拟样机技术为两足步行椅机器人机械系统和控制系统的设计提供可靠的依据。推导出一种求两足步行椅机器人运动学逆解的解析方法。该方法把基坐标系建立在机器人的身体上,推导出两足机器人双脚相对于基坐标系的解析形式的运动学逆解。给出了基于该逆解的步态设计方法,并把步态变换算法从┱沟维。研究了两足步行椅机器人质量分布对步行稳定性和步行效率的影响。对两足机器人质量分布的研究目前较少,大多数属于定性的描述。本文通过研究固定步态条件下,质量分布对榷ê叶群筒叫行实挠跋欤发现了一些新的结果葑髡吣壳罢莆盏奈南桌纯。即:大腿质量分布向髋关节偏移时,榷ㄔ6仍黾樱徊叫行氏仍黾尤缓蠹跣 P腿质量分布向踝关节偏移时,榷ㄔ6仍黾樱徊叫行式档汀I仙质量分布向上移动时,稳定裕度先增加然后减小,步行效率先增加然后减小,但二者到达峰值时的质量偏移相距较远。同时,因为上身质量占总重比例较大,上身质量分布对稳定裕度和步行效率的影响比大腿和小腿的影响大。上身质量增加时,榷ㄔ6仍黾印4笸戎柿吭黾邮保榷ㄔ6燃跣 P⊥戎柿吭黾邮保琙稳定裕度减小。这就是说,增加两足机器人上身重量占全身重量的比例可以提高步行稳定性。同时我们注意到连杆质量对榷ㄔ6鹊挠跋烀挥辛酥柿科频挠跋齑蟆该研究结果已经应用于两足步行椅机器人的机械设计中。推导出两足机器人受外力和力矩情况下的健2淹饬土氐干扰对两足机器人愕挠跋旄衾氤隼础6杂诹阶悴叫幸位魅耍第
‰!C婵蠊罱~不考虑乘客干扰时的銀座标器~不考虑乘客干扰时自勺鉿座标!C婷妫篎—一公式可用于研究乘客身体晃动对步行稳定性的影响。具体公式如下式中:识,怀丝透扇藕狭ψ饔玫阄恢孟蛄琟,正卜一乘客干扰合力扛,,,卜一乘客干扰合力矩对两足步行椅机器人稳定性问题进行了研究。分析了乘客身体晃动对步行稳定性的影响。通过研究发现乘客某种频率和幅度的身体晃动可以使原来不稳定的步态恢复稳定,这一结论说明可以利用乘客的身体晃动来提高步态的稳定阂度。从外界干扰强度大小的角度对步态稳定性问题进行分析,给出了处理较小和中等规模干扰的解决方案,即基于动力学模型的稳定性控制方法和基于步态局部调整的稳定性控制方法。利用虚拟样机技术,进行了两足步行椅机器人关节伺服控制的初步研究。采用控制器得到了较好的步态控制效果。为了提高脚触地过程的稳定性设计了一种踝关节柔顺控制器。利用遗传算法进行参数整定,取得了很好的效果。关键词:两足步行椅机器人,榷龆龋柿糠植迹亟谒欧刂猺第页
鸑甌甌..,甌琱瓸—瑃,...’.甌疭第‘
锄!@龇!C嫖鳎篎—丝堕~丝竺红猺。簕:一—:仉,,‘卜。~#瑊。,~缸:,R籢~簑;莖甒甒籞痵.,—.,籱第负!。!
睁曦上海交通大学学位论文原创性声明日期:湍辏谠聑分日本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:
学位论文作者签名:砖曦日期:加阥虏既指导教师签名:勇如冬学位论文版权使用授权书上海交通大学日期:年月钔版,允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位保密口,在本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密曰。朐谝陨戏娇蚰诖颉啊獭
第一章绪论课题背景两足步行椅机器人是一种可以载人或载物的两足机器人,它研究的主要目标是为下肢残疾的人士提供一种新的代步工具,同时也可用于在复杂环境下的货物运输。两足步行椅机器人的出现是目前两足机器人飞速发展的必然结果。本章首先介绍了两足步行椅机器人研究的意义、重点和进展。由于两足步行椅机器人的研究与普通的两足机器人的研究既有相似之处,又有它自